遗传学第一章.pptx

《遗传学第一章.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遗传学第一章.pptx（62页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课程介绍：本教材共20章，其中第11、14、15、18、19章不讲。理论课总学时：108 108 学时 实验课总学时：18 18 学时 考试和成绩：平时成绩(30%)+(30%)+期末卷面成绩(70%)(70%)平时成绩 =考勤 +作业 +期中考试成绩 周一：3 3-4-4节 3-403 3-403 周三：3-43-4节 3-4033-403 周五：1-21-2节 3-2133-213第1页/共62页参考文献1.1.现代遗传学原理:徐晋麟等 科学出版社,2000 2000 2.2.遗传学（第三版）：朱军主编 农业出版社 2002.12002.13.3.普通遗传学（第二版）：杨业华主编 高教出版

2、社 2006.52006.54.4.遗传学(第二版)：刘祖洞主编 高教出版 1990.51990.55.5.遗传学：刘庆昌主编 科学出版社 2007.12007.16.6.现代遗传学：赵寿元、乔守怡主编 高教出版社 7.7.遗传学习题分析：刘曙东等 西北农林科技大学出版社 2006 2006 第2页/共62页 第 一 章 绪 论第3页/共62页教学要求：重点掌握遗传学、遗传及变异的基本概念，以及研究的内容;了解遗传学的发展史和发展前景。重点和难点：1 1）遗传学研究的内容 2 2）遗传和变异的辩证关系第4页/共62页教学内容：一、遗传学的涵义、研究内容和任务二、遗传学的发展三、遗传学研究的领域

3、及分支四、遗传学的应用 教学学时：2 学时 第5页/共62页本课程的性质 2121世纪是生命科学蓬勃发展的世纪。随着“人 类基因组计划”的进行和深入，遗传学已成为 2121世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之 一，是当代生命科学的核心和前沿之一，它的 分支几乎扩展到生物学的各个研究领域。遗传 学课是生命科学以及相关学院本科生的基础课。第6页/共62页第一节 遗传学的涵义、研究内容和 任务一、遗传学的涵义 1.1.遗传学(Genetics)(Genetics)：是研究生物的遗传和变异现象及其规律的 一门科学。具体说，是研究生物体遗传物质的组成、遗传 信息的传递及其表达的一门学科。第7页/共62页

4、一、遗传学的涵义遗传和变异2.2.遗传（heredityheredity）指生物在繁殖过程中产生与自己相似后代的现象。即：亲子间的相似现象。3.3.变异（variationvariation）：指生物子代与亲代之间、子代个体之间存在的差异 现象。即：个体之间的差异现象。第8页/共62页一、遗传学的涵义4.4.遗传与变异的辩证关系：遗传与变异是矛盾 对立统一的两个方面；遗传是相对的、保守的；变异是绝对的、发展的；没有变异,生物界就失去了进化的源泉，遗传就成了 简单的重复；没有遗传，变异就无法积累，变异就失去了意义，生物也就无法进化和发展 。第9页/共62页一、遗传学的涵义遗传、变异、选择 遗传、

5、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。遗传+变异+自然选择 形成新物种 遗传+变异+人工选择 形成动、植物新品种 遗传、变异与环境是不可分割的。（可遗传和不遗传）第10页/共62页一、遗传学的涵义遗传遗传第11页/共62页一、遗传学的涵义变异变异第12页/共62页二、遗传学研究的对象和任务（一）研究的对象 微生物（细菌、真菌、病毒）、植物、动物、以及人类为对象，研究其遗传和 变异的规律。第13页/共62页二、遗传学研究的对象和任务（二）遗传学研究的内容和任务内容：1.1.遗传的本质与内在规律 探索遗传、变异的原因及其物质基础(遗传的本质)，揭示遗传 变异的内在规律；2.2.遗传物质的传递

6、规律 遗传物质的复制、在世代间的传递、染色体的行为、基因在群体 中的数量变迁；3.3.遗传物质的表达规律 基因的相互作用、基因与环境的互作、基因表达的调控。第14页/共62页二、遗传学研究的对象和任务任务：1)1)阐明：生物遗传和变异现象 表现规律；2 2）探索：遗传和变异原因 物质基础 内在规律；3 3）指导：动植物和微生物育种 提高医学 水平。第15页/共62页第二节 遗传学发展一、遗传学的诞生 (孟德尔以前的遗传学)1.预成论（preformationtheorypreformationtheory）认为：生物从预先存在于性细胞（精子或卵）中雏形发 展而来，所谓发育只不过是这一雏形生物的

7、机械性 扩大，并没有新的东西产生出来。精源论者（荷兰leeuwenhoekleeuwenhoek列文虎克）认为：雏形（微小的“原形人”）存在于精子中；而卵源论者（Jan swammerdam1679Jan swammerdam1679）主张雏形存在 于卵中。第16页/共62页一、遗传学的诞生2.2.渐成论（epigenesisepigenesis）德国胚胎学家C.F,Wolff 认为：生物体的各种组织和器官，都是在个体发育过程中逐步形成的，性细胞（精 子或卵）中并不存在任何雏形。3 3泛生论（pangenesispangenesis）C.Darwin 1868年 生物体每个细胞里都有一种代表性

8、的“微芽”“泛子”(pangen)(pangen)。泛子随着血液循环生殖细胞受精卵分裂和发育各种泛子又不 断地分配到不同的细胞中去，从而导致它们所代表的组织器官的分 化和性状的发育，形成一个同亲代相似的新个体。达尔文认为:生物的遗传就是通过这种方式实现的。第17页/共62页一、遗传学的诞生4 4获得性状遗传（Inheritance of acquired characters）法国学者拉马克（Lamarck,1744-1829)Lamarck,1744-1829)认为:个体由于在长时间受到环境条件的影响，使生物发生变 异，获得了新的性状，经过世代的积累加深了这个新的 性状，如果雌雄两性都获得这

9、种共同的变异，那么这种 变异便可以传给后代。环境条件改变是生物变异的根本原因；用进废退学说和获得性状遗传学说第18页/共62页一、遗传学的诞生拉马克认为：遗传变异遵循“用进废退和 获得性状遗传”规律，环境 是引起生物变异的根本原因。器官用进废退：生物变异的根本原因是环 境条件的改变；获得性状遗传：所有生物变异(获得性状)都 是可遗传的,并在生物世代 间积累。第19页/共62页一、遗传学的诞生5 5融合遗传学说（blending theory）英国学者F.GaltonF.Galton和他的学生K.PearsonK.Pearson于1886-1886-18941894 用统计方法研究数量性状（例如

10、人的身高）在亲代与子 代之间的相关性。认为“父母的遗传性在子女中各占一半，并且彻底混合，祖父母的遗传性在孙代中各占1/41/4等等。依次类推，融 合遗传学说只能解释一部分数量性状的遗传现象，不能 解释其全部，对绝大多数非数量性状则完全不适合。第20页/共62页一、遗传学的诞生6 6种质论（GermplasmtheoryGermplasmtheory）Weismann （1834-1914）“种质连续的遗传学说”认为：生物体分成种质和体质两部分。种质指生殖细胞，专 营生殖和遗传，通过细胞分裂在一生中几世代间保持连 续，生物的遗传就在于种质的连续。体质是种质以外的 所有其他部分（体细胞），负责各种

11、营养活动。种质决定了体质，种质的变异必将引起体质的变异，但 体质的改变不会引起种质的改变。第21页/共62页一、遗传学的诞生 割老鼠尾巴试验-连续 2222代割掉老鼠尾巴，共用老鼠 15921592只。因而得出获得性状不能遗传。这一论点在后来生物科学中，特别是在遗传学方面发生了重大而 广泛的影响。第22页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展遗传学的孕育期19001900 1856185618631863孟德尔著名的豌豆实验涉及基因分离 1866 1866 孟德尔植物杂交实验（Experiments on Experiments on plantplant hybrids hybrids）提出了

12、遗传学的两个基本定律：分离定律和自由组合定律(孟德尔)1859 1859 达尔文物种起源现代进化理论 1871 1871 米歇尔从细胞核中分离出nuclein(nuclein(核素)1875 1875 赫特维希指出受精是雌雄两原核融合第23页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展188218821885 Strasburgarand Flemming1885 Strasburgarand Flemming 证明细胞核含有染色体。1900 1900 孟德尔定律重新发现 荷兰de Vries(de Vries(费里斯)论杂交分离的定律月见草 德国CorrensCorrens（柯伦斯）杂交分离的孟德尔

13、定律玉米 奥地利TschermakTschermak（丘歇马克）豌豆的人工杂交豌豆 他们的论文都刊登在19001900年出版的德国植物学会杂志上，各自独立地证明遗传的孟德尔原理，这就是遗传学史上的孟德尔定律的重新发现。19001900年遗传学作为一门独立的学科正式诞生了第24页/共62页 Mendel Mendel工作的发现者 Hugo de Vires Carl CorrensEric Von Tschermak第25页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1.1.细胞遗传学时期 19011901年W.sutton W.sutton 研究 蝗虫;T.Bovert T.Bovert 研究 海胆观

14、察:染色体的减数分裂行为，发现孟德尔因子分离和自由组合与染色体的分离和自由 组合一致,他们大胆地认为孟德尔因子就在染色体上。提出 Chromosome theory of heredityChromosome theory of heredity (遗传的染色体假说)第26页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1902 willian&E,Castle1902 willian&E,Castle 首先认识等位基因和基因型频率之间的关系1905 willan&Bateson 1905 willan&Bateson 将遗传的科学称为遗传学 the Science of heredity the Sc

15、ience of heredity：“geneticsgenetics”1909 W.Johannsen1909 W.Johannsen 基因、基因型、表现型概念 用基因取代“因子”“性状”和“特性”等含糊概念。第27页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1910-1939 1910-1939 细胞遗传学时期（摩尔根）1910T.H.Morgan 1910T.H.Morgan 果蝇 sex-linked inheritance sex-linked inheritance 通过果蝇实验提出基因连锁定律，用实验证明基因位于染色体上。白眼伴性遗传一个特定基因位于一个特定的染色体上。1913 A.H

16、.Sturtevant 1913 A.H.Sturtevant 遗传连锁图 1927H.J.Muller 1927H.J.Muller -射线诱导染色体突变 人工改变基因的实验第28页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展 摩尔根 首次将果蝇的白眼基因定位 于X X染色体上。并提出遗传的第三定律 连锁遗传规律；提出染色体遗传理论 细胞遗传学；著“基因论”：认为 基因在染色体上直线排列，创立基因学说。Thomas Hunt Morgan(1866-1945)第29页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展基因学说主要内容：种质(基因)是连续的遗传物质；基因是染色体上的遗传单位；有很高稳定性 能自我复制

17、和发生变异；在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代 谢过程 表现相应的遗传特性和特征；生物进化 主要是基因及其突变等。这是对孟德尔遗传学说的重大发展，也是这一历史时期 的巨大成就。第30页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展2.2.生化和微生物遗传学时期 1923 A.Garrod(1923 A.Garrod(枷罗德)英国医生（生化遗传），进行 家谱研究,撰写先天性代谢病。鉴别了第一个人类遗传病，黑尿病（缺尿黑酸氧化酶）。他认为这种疾病是由于单个基因发生突变后，产生一种 不具功能的产物，从而导致代谢紊乱。提出“一个突变基因决定一种代谢紊乱”的观点，但 在当时未受到广泛的关注。第31页/

18、共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1927 F.Griffith1927 F.Griffith（格里菲思）肺炎链球菌的转化实验 为了证明遗传物质是DNADNA 但没有进行单因子转化实验。1944 T.Avery1944 T.Avery 进行单因子转化实验并证明 DNADNA是遗传物质而不是蛋白质。第32页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展肺炎链球菌的转化实验(a)(a)将S S型肺炎链球菌注 入小鼠体内，小鼠被杀死；(b)(b)将R R型肺炎链球菌注入 小鼠体内，小鼠仍活着；(c)(c)将加热灭活的S S型菌株注 入小鼠体内，小鼠仍活着；(d)(d)将R R型菌株与加热灭活的 S S型菌株混

19、合后注入小鼠 体内，小鼠被杀死，并体 内有活的S S型。第33页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展 1940-1953 1940-1953 细胞遗传学向分子遗传学过渡 1941G.W.Beadle&E.L.Tatum1941G.W.Beadle&E.L.Tatum分离出红色面包菌的突变型 提出“一个基因一个酶”的假说（one gene-one one gene-one enzymeenzyme）酶1 1 酶2 2 酶3 3 前体 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸 后来被修改为：“一个基因一种多肽”（one gene-one polypeptideone gene-one polypeptide）第34

20、页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展 40 40年代中期 细胞遗传学、微生物遗传学和生化遗传学取得 了巨大成就，使一些物理学家对研究生物学问题产生浓厚 的兴趣。在量子力学家薛定谔生命是什么?（19441944）一书影响 下，一些物理学家和化学家 研究遗传的分子基础 和基因的自我复制这两个当时生物学的中心问题。在生物学研究中带进了物理学理论、概念和方法。第35页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展 1953 James Watson,Francis Crick 1953 James Watson,Francis Crick DNADNA双螺旋模型 该模型被认为是二十世纪生物学方面最伟大的发现，

21、是分 子遗传学诞生的标志。James Watson(1928-)Francis Crick(1916-2004)第36页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展这一理论具有重大的意义 为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释；DNA是贮存和传递遗传信息的物质；基因是DNA分子上的一个片段；分子生物学诞生 将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究推进到分子水平 是遗传学发展到分子 遗传学的重要转折点。获获19621962年年诺贝尔奖诺贝尔奖第37页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展 1953 1953 进入分子遗传学时期：1957 H.Fraenkel-Conrat&B.Singe

22、r1957 H.Fraenkel-Conrat&B.Singer 烟草花叶病毒的重建，证明TMVTMV的遗传物质是RNARNA。1958 M.Meselson1958 M.Meselson（梅塞尔森）&Stahl&Stahl（史塔尔）密度梯度超速离心实验 证明DNADNA复制是半保留的。1958 1958 1972 1972 重组DNADNA技术体系的建立第38页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1958 Arthur Kornberg1958 Arthur Kornberg 从E.coliE.coli中分离出DNADNA聚合酶 为分子遗传学的开展、遗传工程的进行、人工合成 基因奠定了基础。

23、1959 Serero Ochoa(1959 Serero Ochoa(奥乔亚)从微生物棕色固氮菌（AzotobactervinelandiAzotobactervinelandi）分离出RNA polymerase IRNA polymerase I 为遗传密码的破译提供了实验方法和手段第39页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1961 Framcois Jacob&Jacques Monod1961 Framcois Jacob&Jacques Monod 提出乳糖操纵子模型 现代分子遗传学基因调控研究的一个重要的里程碑。Francois Jacob(1920-)Jacquces Mon

24、od(1910-67)获1965年诺贝尔奖第40页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展1965 Robert Holley 1965 Robert Holley 测得第一个tRNAtRNA分子的序列1966 Nirenberg&Khorana1966 Nirenberg&Khorana 破译遗传密码 经多人努力至19691969年 破译出全部6464种 遗传密码。Har Gobind Khorana(left)and Marshall Nirenberg获1968年 诺贝尔奖第41页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展19671967发现DNADNA连接酶1970 H.O.Smith1970

25、H.O.Smith等发现并分离出流感嗜血杆菌中的 内切酶 H.M.Temin(H.M.Temin(梯明)&D.Baltimore)&D.Baltimore 在RNARNA肿瘤病毒中分离出反转录酶1972 Paul Berg(1972 Paul Berg(伯格)等首次完成 DNADNA分子重组（体外重组DNADNA）第42页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展 1990 James Watson and many other scientist 1990 James Watson and many other scientist Human Genome projectHuman Genome

26、project 测疗，图谱 3030亿美元 3030亿个碱基，8-108-10万个基因。标志着生物科学研究全面进入 基因组研究时期第43页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展19901990年“人类基因组计划”开始实施；资金投资：3030亿美元；内 容：测定人类基因组全部 30 30 亿个核苷酸对的 碱基序列 目 的：揭开人类和生物体生长、发育、疾病、衰老 和死亡的奥秘。参与国家：美国 德国 日本 英国 法国 中国 意 义：与原子弹研究曼哈顿计划（美国 19421942）和载人 登月阿波罗计划(美国 1969)1969)相比有过之而无不 及。-二十世纪自然科学史上的三大计划。第44页/共62页

27、二、孟德尔以后的遗传学发展1992 1992 欧洲共同体各国3535个实验室首先发表第一个真核生物染色体（酵母染色体IIIIII）DNADNA全序列（共315000bp315000bp）1995 1995 完成了酵母基因组DNADNA（125105bp125105bp）全序列的测 定工作1997 1997 线虫基因图谱绘测成功1998 1998 完成人2222号染色体DNADNA核苷酸全序列测定2000 2000 人的基因组全序列测定(工作草图)2002 2002 老鼠基因组物理图测定第45页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展20022002年 水稻基因组 框架图完成第46页/共62页二、孟

28、德尔以后的遗传学发展20042004年 家蚕基因组 框架图完成 基因组大小：450 Mb 450 Mb 基因数目：18510 18510 第47页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展20042004年 鸡基因组框架图完成 红原鸡基因组 家鸡(肉鸡、蛋鸡、乌鸡)基 因组多态性 基因组大小：1050 Mb 1050 Mb 基因数目：20000-23000 20000-23000 （其中有60%60%与人类相同）平均每千个碱基5 5个变异位点 是人的变异率的6 6到7 7倍 是大猩猩变异率的3 3倍 2 004年12月9日第48页/共62页二、孟德尔以后的遗传学发展20052005年 黑猩猩基因组框

29、架图完成 8 8月3131日美国、德国、以色列、意大利、西班牙组成的国际科研小组宣布，初步完成了黑猩猩基因组序列草图，发表于9 9月1 1日出版的 NatureNature上。基因组大小：约3000 Mb3000 Mb 与人类基因组DNADNA序列相 似性：99%99%考虑插入、缺失：96%96%共同基因：29%29%第49页/共62页黄种人基因组序列测定的完成我国科学家20072007年1010月1111日对外宣布，已经成功绘制完成第一个完整中国人基因组图谱（又称“炎黄一号”），这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。该项目是我国科学家继承担国际人类基因组计划1%1%任务、国际人类单体型图谱10%

30、10%任务后，用新一代测序技术独立完成的100%100%中国人基因组图谱。专家表示，这项在基因组科学领域里程碑式的科学成果，对于中国乃至亚洲人的DNADNA、隐形疾病基因、流行病预测等领域的研究具有重要作用。第50页/共62页第三节、遗传学研究的领域及分支遗传学研究的对象十分广泛：从低等生物到高等生物：病毒遗传学 微生物遗传学 藻类遗传学 植物遗传学 动物遗传学 人类遗传学第51页/共62页第三节 遗传学研究的领域及分支 生态遗传学 群体遗传学 细胞遗传学根据不同层次：染色体遗传学 分子遗传学 量子遗传学 以遗传学为核心和纽带，使生物由宏观到微观联系 到了一起。第52页/共62页第三节 遗传学

31、研究的领域及分支遗传学成为生命科学中最富有综合性的中心学科 遗传学涉及生物学三大基本问题：（1 1）生物遗传变异问题 （2 2）生物进化问题 （3 3）生命起源问题 遗传现象的普遍性，决定了遗传学是最具有综合性的学科。在科学上的作用是：解释生物遗传变异与进化的原因，阐明生物进化的遗传机理；揭示高等和低等生物的遗传规律；认识生命本质(DNA(DNA、蛋白质)等等。在生物学各研究领域强调了遗传学的中心作用。第53页/共62页第三节 遗传学研究的领域及分支 进化、发育和遗传的共同基础是基因 遗传、发育、进化在基因水平上的统一。遗传学有助于解决进化和发育机理问题，对遗传学基本原理的理解，是充分了解生理

32、、生化、发育以及进化的各类生命现象的先决条件。遗传与生理、生化、发育、进化等密切相关，对相应的 分支学科影响深远。第54页/共62页第四节 遗传学的应用1.1.直接指导农业科学 (丰富和更新育种新技术)（1 1）高产优质新品种如：“杂交水稻”“”“杂交油菜”“杂交小麦”“”“无籽西瓜”（2 2）抗虫抗病农作物如：抗虫棉新品种 （3 3）改进食用动物的品质如：牛、羊、猪优良品种的 培育。第55页/共62页第四节 遗传学的应用人工授精（人工授精（AIAI）、）、胚胎移植、胚胎移植、遗传与营养遗传与营养 互作（分子营养学）互作（分子营养学）块大肉鸡块大肉鸡优质肉鸡优质肉鸡早期性别鉴定早期性别鉴定第5

33、6页/共62页第四节 遗传学的应用2.2.生物制药：利用植物大量生产人体蛋白 利用遗传工程技术生产抗菌素、胰岛素、干扰素、生长激素尿激酶、疫苗等。转基因动植物。第57页/共62页第四节 遗传学的应用3.3.医学上 指导医学研究，提高健康水平：诊断和治疗，有效地治疗人类的一些遗传性 疾病。第58页/共62页第四节 遗传学的应用例如分子遗传学已成功地应用在于：人工分离基因；人工合成基因；人工转移基因；克隆技术应用；基因工程定向改变遗传性状，可以更自由和有效地改变 生物性状；打破物种界限，克服远缘杂交困难；培育优良动、植物 新品种；遗传学的进步带动生产的发展，国家财力雄厚能提供更 多的经费支持遗传学

34、的研究。第59页/共62页 谢谢！本章结束第60页/共62页 作 业 第一章 2013.3.4.2013.3.4.1.1.解释下列名词 遗传学 遗传 变异 2.2.遗传学发展中有哪几个重要的里程碑？（P11 P11 第1 1题）3.3.遗传学研究的内容是什么？4.4.写出下列科学家在遗传学发展中的主要贡献：(1)Darwin(2)Mendel (3)Morgan (4)(1)Darwin(2)Mendel (3)Morgan (4)Bateson Bateson (5)Beadle&Tatum (6)Avery,Hershey&(5)Beadle&Tatum (6)Avery,Hershey&Chase Chase (7)Watson&Crick (7)Watson&Crick 5.5.二十世纪自然科学史上的三大计划是什么？第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页